《第2课时 电解原理的应用》参考课件

第2课时

电解原理的应用知识铺垫必备知识正误判断电解熔融氯化钠制得钠,电解饱和氯化钠溶液能否制得钠?提示:否。由于饱和氯化钠溶液中含有Cl-、OH-、H+及Na+,且H+的放电能力比Na+强,则阴极H+放电生成H2,所以得不到金属钠。知识铺垫必备知识正误判断1.电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)装置:(2)现象:①阳极:

。②阴极:

,阴极附近溶液

。

有刺激性气味的黄绿色气体产生

有无色无味的气体产生变红知识铺垫必备知识正误判断(3)原理分析及电极反应:电解时,

移向阳极,

移向阴极。

①阳极电极反应:

,

反应。

②阴极电极反应:

,

反应。

(4)电解总反应:

。离子方程式:

。

OH-、Cl-H+、Na+氧化

还原知识铺垫必备知识正误判断2.铜的电解精炼(1)装置:粗铜

精铜(2)精炼铜时的电极反应:阳极:

。阴极:

。

知识铺垫必备知识正误判断3.电镀(1)定义:应用

原理在金属表面镀上一薄层

或

的方法。

(3)电镀的主要目的:提高金属的

能力、耐磨性能或改善金属制品外观。

(2)电镀池的设计:一般都是用____________________________作为电镀液;把

浸入电镀液中与直流电源的正极相连,作为阳极;

与直流电源的负极相连,作为阴极。如铁钉镀铜。阳极:

。阴极:

。

电镀铜实验装置

电解

金属合金含有镀层金属离子的电解质溶液镀层金属镀件抗腐蚀知识铺垫必备知识正误判断4.电冶金(1)金属冶炼的本质:使矿石中的

获得电子,从它们的化合物中

出来。如Mn++ne-===M。

(2)电解熔融的氯化镁可制取金属镁。阳极反应:

;

阴极反应:

;总反应:

。

【微思考】能否电解无水氯化铝制备金属铝?

金属离子还原提示:否。因为氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,不能电离产生Al3+和Cl-。知识铺垫必备知识正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)氯碱工业是非常重要的化工生产工业,在电解饱和食盐水时,在阴极上得到的产物为H2和NaOH。(

)(2)电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作为阳极。(

)(3)电解法精炼粗铜,用纯铜作为阳极。(

)(4)在镀件上电镀锌,用锌作为阳极。(

)(5)电解法精炼粗铜时,电解质溶液中各离子浓度一定不变。(

)(6)在镀件上电镀铜,电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量。(

)(7)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(

)√××√×√√探究一探究二素养脉络随堂检测电解原理的应用问题探究1.氯碱工业的原理是什么?

2.实际生产过程中为什么要用阳离子交换膜?提示:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。

提示:常用阳离子交换膜将两溶液分开,使阳离子能透过阳离子交换膜,而阴离子不能通过,避免生成的氯气和氢氧化钠发生反应。探究一探究二素养脉络随堂检测深化拓展1.电解饱和食盐水制取烧碱(1)电极反应:阳极:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应),阴极:2H++2e-===H2↑(还原反应)。(2)电解总反应:探究一探究二素养脉络随堂检测(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气:【微点拨1】工业上电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH-移向阳极,以使NaOH在阴极溶液中富集,常用阳离子交换膜将两溶液分开,使阳离子能透过阳离子交换膜,而阴离子不能通过。探究一探究二素养脉络随堂检测2.铜的电解精炼与电镀铜的对比

探究一探究二素养脉络随堂检测【微点拨2】①电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,电解质溶液的浓度减小;②粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等),在阳极难以失去电子,当阳极上的铜失去电子变成离子之后,这些不活泼的杂质以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。探究一探究二素养脉络随堂检测3.电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。探究一探究二素养脉络随堂检测素能应用典例1在突如其来的新冠肺炎疫情期间,84消毒液成了家庭消毒的必备物品。某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作为电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置(垂直使用)。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(

)A.a为正极,b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl探究一探究二素养脉络随堂检测答案:B

解析:电解饱和食盐水的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,NaOH在阴极区生成,Cl2在阳极区生成。按照该同学制作的竖直的家用环保型消毒装置,若将阳极置于上方,则氯气一生成即逸出,不能完全与NaOH作用。因此,应将阳极置于下方,阴极置于上方,下方阳极生成的氯气通过溶液时即可充分地被阴极生成的NaOH吸收,吸收过程发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极,则b为正极。探究一探究二素养脉络随堂检测规律方法做到“三看”,正确书写电极反应(1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt等除外)作为阳极,则阳极金属失电子(注:Fe作为阳极时失电子生成Fe2+而不是生成Fe3+)。(2)二看离子导体是否参与电极反应。(3)三看离子导体状态,若是熔融状态,则为金属的电冶炼。探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练1如图所示,某同学设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合溶液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是(

)A.铅笔端作为阳极,发生还原反应B.铂片端作为阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a极是直流电源负极,b点是直流电源正极探究一探究二素养脉络随堂检测答案:D

解析:本题是利用化学原理实现趣味化的实验,根据原理可知电极反应为:若要能够出现“黑笔写红字”的现象,必须是铅笔作为阴极,这样铅笔附近产生的OH-会使酚酞溶液变红,因此与铅笔相连的a极是直流电源的负极。探究一探究二素养脉络随堂检测有关电解计算的三种常用方法问题探究在粗铜的精炼中,阴极和阳极通过的电子数相等吗?阴极和阳极两个电极上的质量变化一样吗?提示:两个电极上通过的电子数一样;两个电极的质量变化不相等。探究一探究二素养脉络随堂检测深化拓展有关电解计算的方法(1)根据电子守恒法计算:用于串联电路中各电极产物的计算,其依据是电路上转移的电子数相等。(2)根据电解总反应计算。先写电极反应,再写出电解总反应,最后根据电解总反应计算。(3)根据关系式计算。根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的关系,从而推出计算所需的关系式。【微点拨】(1)电解过程中产生的H+或OH-,其物质的量等于转移电子的物质的量。(2)进行电解计算时,要注意电极上离子的放电顺序,从而确定不同阶段的电极反应。探究一探究二素养脉络随堂检测素能应用典例2以石墨电极电解200mLCuSO4溶液,电解过程中转移电子的物质的量[n(e-)]与产生气体总体积[V(标准状况下)]的关系如图所示。下列说法中正确的是(

)A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol·L-1B.忽略溶液体积变化,Cu2+恰好完全放电时所得溶液中c(H+)=2mol·L-1C.当n(e-)=0.6mol时,V(H2)∶V(O2)=3∶2D.当n(e-)=0.8mol时,向电解后的溶液中加入16gCuO,则溶液可恢复到电解前的浓度答案:B

探究一探究二素养脉络随堂检测探究一探究二素养脉络随堂检测规律方法电解过程中的一般计算方法

探究一探究二素养脉络随堂检测如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练2-1将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一段时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑溶液体积的变化),此时溶液中氢离子的浓度约为(

)A.4×10-3mol·L-1 B.2×10-3mol·L-1C.1×10-3mol·L-1 D.1×10-7mol·L-1答案:A

探究一探究二素养脉络随堂检测解析:阴极反应为Cu2++2e-===Cu,增重0.064g应是生成Cu的质量,设生成H+的物质的量为x,根据总反应离子方程式:探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练2-2如图所示,图乙是图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标y)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作为电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量y表示的是(

)A.各电解池析出气体的体积B.各电解池阳极质量的增加量C.各电解池阴极质量的增加量D.各电极上放电的离子总数探究一探究二素养脉络随堂检测答案:C

解析:电解氯化钠溶液时,阴、阳极都产生气体物质;电解硝酸银溶液时,阴极上产生单质银;电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜。所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图乙所示的变化。探究一探究二素养脉络随堂检测探究一探究二素养脉络随堂检测1.关于电解氯化钠水溶液(铁作为阴极、石墨作为阳极),下列叙述正确的是(

)A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕黄色C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性答案:B

探究一探究二素养脉络随堂检测2.某溶液中只含有两种溶质NaCl与H2SO4,它们物质的量之比为3∶1。用石墨作为电极电解该混合溶液时,根据电极产物,电解过程可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(

)A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先生成Cl2,后生成O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液始终为酸性答案:D

解析:电解质溶液中,n(Na+)∶n(Cl-)∶n(H+)∶n()=3∶3∶2∶1,三个阶段分别相当于电解HCl→NaCl→H2O。探究一探究二素养脉络随堂检测3.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解),则电解过程中共转移电子的物质的量为(

)A.0.4mol B.0.5molC.0.6mol D.0.8mol答案:C

的电解反应,只需要加入CuO或CuCO3就可以使溶液恢复到电解前的状态,但是现在加入的是Cu2(OH)2CO3,相当于多加了0.1molH2O,0.1mol的水应该是第二阶段的反应消耗的,该阶段转移了0.2mol电子,第一阶段转移了0.4mol电子,所以总共转移0.6mol电子。探究一探究二素养脉络随堂检测4.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(

)A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应为A